(57)【要約】【課題】撮像装置内に光軸移動機構を追加装備することなく画素ずらしの手法により高解像度の画像データを生成する画像データ生成方法及びそれを用いた部品搭載装置を提供する。【解決手段】標準解像度の撮像で認識不十分となる微小サイズの部品のときは（Ｓ１がＮＯ）、先ず基準位置で撮像し（Ｓ４）、次に搭載ヘッド３６を基準位置よりもＸ方向とＹ方向へ１／２解像度分移動させる（Ｓ５）。撮像素子７４の１画素の大きさが７μｍ×７μｍのとき、その１／２の２５μｍに対応する搭載ヘッド３６のＸ軸及びＹ軸への移動量Ｆは２５μｍであり本来搭載ヘッド３６が備える微小移動機能で対応できる。１／２解像度分Ｘ軸方向とＹ軸方向にずれた画像を撮像し（Ｓ６）、上記２種の画像データを合成して（Ｓ７）、画素ずらしの手法による高精細な画像データを得る。【選択図】      図７
2006269992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品搭載装置本体側に固定配置されている電子部品認識用カメラのＣＣＤ（Charge Coupled Device）により搭載ヘッドの吸着ノズルに吸着されて保持される電子部品の所望の部位を撮像して電子部品への画像認識用の画像データを生成する画像データ生成方法であって、
搭載ヘッドが電子部品撮像の基準位置にあるとき前記電子部品を撮像して基準の画像データを生成し、
搭載ヘッドが前記基準位置よりもＸ方向とＹ方向へ所定の距離移動した位置にあるとき前記電子部品を撮像して撮像画像データを生成し、
前記基準の画像データ、及び前記撮像画像データを合成して前記ＣＣＤが有する解像度よりも高い解像度の画像データを得る、
ことを特徴とする画像データ生成方法。
【請求項２】
前記Ｘ方向又はＹ方向への所定の移動距離は、前記電子部品の撮像光路の合焦位置が前記ＣＣＤの受光面を１／２画素分移動することに対応する移動距離である、ことを特徴とする請求項１記載の画像データ生成方法。
【請求項３】
搭載ヘッドに保持される基板認識用カメラのＣＣＤ（Charge Coupled Device）により基板の所望の部位を撮像して基板への画像認識用の画像データを生成する画像データ生成方法であって、
搭載ヘッドが基板撮像の基準位置にあるとき前記基板を撮像して基準の画像データを生成し、
搭載ヘッドが前記基準位置よりもＸ方向とＹ方向へ所定の距離移動した位置にあるとき前記基板を撮像して撮像画像データを生成し、
前記基準の画像データ、及び前記撮像画像データを合成して前記ＣＣＤが有する解像度よりも高い解像度の画像データを得る、
ことを特徴とする画像データ生成方法。
【請求項４】
前記Ｘ方向又はＹ方向への所定の移動距離は、前記基板の撮像光路の合焦位置が前記ＣＣＤの受光面を１／２画素分移動することに対応する移動距離である、ことを特徴とする請求項１記載の画像データ生成方法。
【請求項５】
請求項１乃至４記載の画像データ生成方法により電子部品認識用及び／又は基板認識用の画像データを生成する、ことを特徴とする部品搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子が有する実際の解像度よりも高い解像度の画像データを生成する画像データ生成方法及びそれを用いた部品搭載装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生産ライン上流側の基板供給装置やディスペンサ、生産ライン下流側のリフロー炉などと共に生産ラインを構成し、自装置内に搬入されるプリント回路基板（以下、単に基板という）に電子部品（以下、単に部品という）を自動搭載して基板ユニットを生産する電子部品搭載装置（以下、単に部品搭載装置という）がある。
【０００３】
通常そのような部品搭載装置は、天井カバーに、ＣＲＴ又は液晶のディスプレイとタッチ式入力装置からなるモニタ入力装置や稼動状態を報知する警報ランプ等を備え、内部の基台には、中央に搬送ベルト付きの基板案内レールを備え、基板案内レールの上方には前後左右に移動自在な作業ヘッドが備えられてている。作業ヘッドには、通常複数の搭載ヘッドが昇降自在かつ回転自在に備えられている。
【０００４】
また、装置本体の、生産ライン上ではラインの両側となる前後に、部品供給ステージを備え、この部品供給ステージには、例えばテープ式部品供給装置が多数装着されている。
基板案内レールは、生産ライン上流側から基板を装置本体（部品搭載装置）内に搬入する。作業ヘッドの搭載ヘッドは、先端に吸着ノズルを装着しており、その吸着ノズルにより部品供給ステージ上のテープ式部品供給装置から部品を吸着し、その部品をカメラで画像認識して位置の補正を行い、その部品を基板に搭載する。このようにして基板ユニットが生産される。（例えば、特許文献１参照。）
ところで、このような部品搭載装置において、部品をカメラで画像認識する撮像装置に用いられる撮像素子は、それほど解像度の高いものではない。しかし、近年のように、部品が小型化されてくると、撮像装置の機能としては、より高い解像度の撮像画像データが要求されるようになる。
【０００５】
しかし、撮像素子（CCD:Charge Coupled Device)は極めて高価なものであるので、なかなか高解像度の撮像素子を部品搭載装置に使用することができない。ところが、撮像素子が有する実際の解像度よりも高い解像度の画像データを生成する画像データ生成方法が知られている。
【０００６】
例えば、コストアップを避けた上で、ビデオカメラにより撮影される静止画の画質の向上を図るものとして、ＣＣＤにより撮像して得られる撮像画像を静止画として取り込むときに、いわゆる空間画素ずらしの手法を利用し、その光軸を偏向した複数の画像を得る際にアクティブプリズム又はアクティブレンズを物理的に移動制御するというものである。（例えば、特許文献２参照。）
図８は、そのような光学系を物理的に移動制御する方法により、撮像素子が有する実際の解像度よりも高い解像度の画像データを生成する画像データ生成方法を採用した部品搭載装置の部品認識方法を説明する図である。尚、図８は、主要部の構成として部品搭載装置の作業ヘッドと部品を画像認識するための撮像装置とを示している。
【０００７】
同図に示すように、作業ヘッド１は、搭載ヘッド２の先端に装着されている吸着ノズル３に部品４を吸着して保持している。また、搭載ヘッド２の近傍には基準レーザー光５を照射するレーザー光源６を備えている。そして、作業ヘッド１に保持されている部品４は撮像装置（部品認識用カメラ装置）７の直上に静止している。
【０００８】
撮像装置７は、部品４を照明する照明装置８と、部品を撮像するレンズ９と、レンズ９に上から下に入射する光軸を図のほぼ右横直角方向に変更する反射鏡１１と、この反射鏡１１の傾き角度を所定の方向へ微動させる圧電素子１２と、反射鏡１１からの反射光路を直進と下直角方向とに分岐させるハーフミラー１３とを備えている。
【０００９】
更に、撮像装置７は、ハーフミラー１３からの直進光が結像される部品認識用撮像素子１４と、ハーフミラー１３からの下直角分岐光を受光する基準光検出用撮像素子１５と、この基準光検出用撮像素子１５からの出力に基づいて、上記の圧電素子１２を駆動すると共に部品認識用撮像素子１４の撮像タイミングを制御する制御部１６とを備えている。
【００１０】
上記の制御部１６は、部品搭載装置本体制御部１７にり制御され、また部品認識用撮像素子１４による撮像画像データは部品搭載装置本体制御部１７に送信される。
部品搭載装置本体制御部１７は、圧電素子１２の駆動によって傾き角度を変更された反射鏡１１により、撮像光軸を１／２画素分ずらして撮像した３枚分の画像データを合成して、部品認識用撮像素子１４が本来有する実際の解像度よりも高い解像度の画像データを生成する。
【００１１】
図９(a),(b),(c) は、空間画素ずらしにより撮像素子の実際の解像度よりも高い解像度の画像データを生成する原理を説明する図である。尚、図９(a),(b) においては、説明の便宜上、部品認識用撮像素子１４を、撮像画素数が縦４個、横４個、合計１６個で構成される小型の撮像素子１８に置き換えて示している。
【００１２】
この撮像素子１８により、図９(a) に示す文字「Ａ」の左一部と上一部を除いた右下部分を、通常の解像度で撮像すると、図９(b) に示す画像データが得られる。
この撮像対象の文字「Ａ」を固定したまま、撮像素子１８を同図(b) に示す基準位置から、図９(a) に示す上（Ｙ）方向に１／２画素分、右（Ｘ）方向に１／２画素分移動させた位置１８−２で撮像する。
【００１３】
尚、実際には、上記の図８に示す例では、撮像素子１８の位置を１／２画素分移動させるのではなく、光学系を移動駆動することによって、相対的に撮像素子１８の結像面に結像する光路を１／２画素分移動させている。
【００１４】
そして、図９(b) に示す画像データ、図９(a) に示す位置１８−１で得られた画像データ、及び位置１８−２で得られた画像データを合成すると、図９(c) に示す高精細な画像データが得られる。
【００１５】
この画像データは、あたかも撮像素子１８が縦８個、横８個、合計６４個の画素で構成された撮像素子であるかのように、実際の解像度よりも２倍の解像度の高精細な画像データである。
【特許文献１】特開平１１−１８６７９４号公報（［要約］、図１）
【特許文献２】特開２００１−１１１８７９号公報（［要約］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
このように、上述した従来の空間画素ずらしの方法は、光学系又はＣＣＤを機械的に移動させて撮像光路の合焦位置とＣＣＤの受光面の画素位置とを相対的に１／２画素ずらすことによって、実際の解像度よりも例えば２倍の解像度の高精細な画像データを得ようとするものである。
【００１７】
しかしながら、図８にも示したように、部品搭載装置に使用される部品認識用のデジタルカメラで、高解像度化のために空間画素ずらしを行うためには、撮像装置内に、１／２画素ずらすための光軸移動の機構を、ＣＣＤ側又は光学系側に新たに設けなくてはならない。そして、このような光軸移動の機構の追加は、部品搭載装置の価格上昇を招くことが避けられず、好ましくないという問題を有していた。
【００１８】
本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、撮像装置内に画素ずらしのための光軸移動機構を追加装備することなく、従来からある装置の機能のみを用いて画素ずらしの手法を実現して高い解像度を得る画像データ生成方法及びそれを用いた部品搭載装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
以下に、本発明に係わる画像データ生成方法及びそれを用いた部品搭載装置の構成を述べる。
先ず、第１の発明の画像データ生成方法は、部品搭載装置本体側に固定配置されている電子部品認識用カメラのＣＣＤ（Charge Coupled Device）により搭載ヘッドの吸着ノズルに吸着されて保持される電子部品の所望の部位を撮像して電子部品への画像認識用の画像データを生成する画像データ生成方法であって、搭載ヘッドが電子部品撮像の基準位置にあるとき上記電子部品を撮像して基準の画像データを生成し、搭載ヘッドが上記基準位置よりもＸ方向とＹ方向へ所定の距離移動した位置にあるとき上記電子部品を撮像して撮像画像データを生成し、上記基準の画像データ、及び上記撮像画像データを合成して上記ＣＣＤが有する解像度よりも高い解像度の画像データを得るように構成される。
【００２０】
上記Ｘ方向又はＹ方向への所定の移動距離は、例えば上記電子部品の撮像光路の合焦位置が上記ＣＣＤの受光面を１／２画素分移動することに対応する移動距離であるように構成される。
【００２１】
次に、第２の発明の画像データ生成方法は、搭載ヘッドに保持される基板認識用カメラのＣＣＤ（Charge Coupled Device）により基板の所望の部位を撮像して基板への画像認識用の画像データを生成する画像データ生成方法であって、搭載ヘッドが基板撮像の基準位置にあるとき上記基板を撮像して基準の画像データを生成し、搭載ヘッドが上記基準位置よりもＸ方向とＹ方向へ所定の距離移動した位置にあるとき上記基板を撮像して撮像画像データを生成し、上記基準の画像データ、及び上記撮像画像データを合成して上記ＣＣＤが有する解像度よりも高い解像度の画像データを得るように構成される。
【００２２】
上記Ｘ方向又はＹ方向への所定の移動距離は、例えば上記基板の撮像光路の合焦位置が上記ＣＣＤの受光面を１／２画素分移動することに対応する移動距離であるように構成される。
【００２３】
更に、第３の発明の部品搭載装置は、上記第１及び／又は第２の発明の画像データ生成方法により電子部品認識用及び／又は基板認識用の画像データを生成するように構成される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、部品搭載装置本体側に固定配置される電子部品撮像用の撮像装置内部に画素ずらしの機構を設けずに、撮像される電子部品を保持する搭載ヘッドを、電子部品撮像光路の合焦位置が１／２画素分ずれる距離だけＸ方向とＹ方向に微小移動させて撮像を行うことにより高解像度の画像データを得るので、撮像装置内部に画素ずらしのための移動機構の追加装備によるコストアップを避けて画素ずらしの手法を使用して高解像度の電子部品の画像を得られる利点がある。
【００２５】
また、搭載ヘッド側に配設される基板認識用の撮像装置内部に画素ずらしの機構をもうけずに、基板を撮像する撮像装置を保持する搭載ヘッドを、基板撮像光路の合焦位置が１／２画素分ずれる距離だけＸ方向とＹ方向に微小移動させて撮像を行うことにより高解像度の画像データを得るので、撮像装置内部に画素ずらしのための移動機構の追加装備によるコストアップを避けて画素ずらしの手法を使用して高解像度の基板の画像を得られる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１(a) は、本発明の画像データ生成方法を用いる一実施例における部品搭載装置の例を示す外観斜視図であり、図１(b) は、その上下の保護カバーを取り除いて内部の構成を模式的に示す斜視図である。
【００２８】
図１(a) に示すように、部品搭載装置２０は、天井カバー上の前後にそれぞれＣＲＴ（cathode ray tube：ブラウン管）からなるモニタ装置２２と、同じく天井カバー上の左右に、それぞれ稼動状態を報知する警報ランプ２３を備えている。また、上部保護カバー２４の前部と後部の面には、液晶ディスプレイとタッチ式入力装置からなり外部からの操作により各種の指示を入力することができる操作入力用表示装置２５が配設されている（図１の右斜め上方向になる後部の操作入力用表示装置２５は陰になって見えない）。
【００２９】
下部の基台２６の上には、中央に、固定と可動の１対の平行する基板案内レール２７が図１(b) に示す基板２８の搬送方向（Ｘ軸方向、図の斜め右下から斜め左上方向）に水平に延在して配設される。これらの基板案内レール２７の下部に接して、図には見えないループ状の搬送ベルト（コンベアベルト）が走行可能に配設される。
【００３０】
搬送ベルトは、それぞれ数ミリ幅のベルト脇部を基板案内レール２７の下から基板搬送路に覗かせて、不図示のベルト駆動モータにより駆動され、基板搬送方向に走行し、基板８の裏面両側を下から支持しながら装置本体内に部品搭載前の基板２８をライン上流側から搬入し、部品搭載済みの基板２８を順次ライン下流側に搬出する。この部品搭載装置２０内には、常時２枚の基板２８が搬入され、位置決めされて、電子部品の搭載が終了するまで固定されている。
【００３１】
基台２６の前後には、それぞれ部品供給ステージ２９が形成されている（図１(a) では図の右斜め上方向になる後部の部品供給ステージ２９は陰になって見えない。また、図１(b) では、後部の部品供給ステージ２９は図示を省略している）。
【００３２】
部品供給ステージ２９には、テープ式部品供給装置３１（一般には単に、テープフィーダ、テープカセットなどと簡略に呼ばれている）が、５０個〜７０個と多数配置される。テープ式部品供給装置３１には、その後端部に、部品を収容したテープを捲着したテープリール３２が着脱自在に装着されている。
【００３３】
また、基台２６の上方には本体フレームの左右（Ｘ軸方向）に分かれて固定された二本のＹ軸レール３３と、これら二本のＹ軸レール３３にそれぞれ摺動自在に支持される二本（装置全体で合計四本）のＸ軸レール３４が配置されている。
【００３４】
Ｘ軸レール３４は、Ｙ軸レール３３に沿ってＹ軸方向に摺動でき、これらのＸ軸レール３４には、それぞれ１台（装置全体で合計４台）の作業ヘッド３５（３５−１、３５−２及び３５−３、３５−４）がＸ軸レール３４に沿ってＸ軸方向に摺動自在に懸架されている。そして、これらの各作業ヘッド３５には、同図(b) に示す例では２個の搭載ヘッド３６が配設されている。つまりこの部品搭載装置２０には合計８個の搭載ヘッド３６が配設されている。
【００３５】
上記の作業ヘッド３５は、屈曲自在で内部が空洞な帯状のチェーン体３７に保護・収容された複数本の不図示の信号コードを介して装置本体２０の基台２６内部の電装部マザーボード上に配設されている中央制御部と連結されている。作業ヘッド３５は、これらの信号コードを介して中央制御部からは電力及び制御信号を供給され、中央制御部へは基板の位置決め用マークや部品の搭載位置の情報を示す画像データを送信する。
【００３６】
また、基板案内レール２７と部品供給ステージ２９との間には、搭載ヘッド３６に吸着された部品を画像認識して、その良否と被吸着姿勢を判断するための部品認識用カメラ３８が、４個の作業ヘッド３５に対応して４箇所にそれぞれ配置されており、その近傍には図１(b) では図示を省略しているが、搭載ヘッド３６に対して交換自在に装着するための複数種類の吸着ノズルを収容したノズルチェンジャーが配置されている。
【００３７】
また、基台２６の内部には、上述した中央制御部のほかに、特には図示しないが、基板の位置決め装置、基板を２本の基板案内レール２７間に固定する基板固定機構等が備えられている。
【００３８】
図２は、上記作業ヘッド３５の斜視図である。同図に示すように、作業ヘッド３５は、上述したように屈曲自在な帯状のチェーン体３７によって本体装置の中央制御部と連結されており、支持部３９により支持された２個の搭載ヘッド３６及び３６と、基板認識用カメラ４１を備えている。
【００３９】
２個の搭載ヘッド３６は、それぞれＺ軸方向（上下方向）に昇降可能であり且つθ軸方向（３６０°方向）に回転可能である。搭載ヘッド３６の先端には、それぞれ拡散板照明装置４２と更にその先端に吸着ノズル４４を装着している。吸着ノズル４４は、光拡散板４４−１とノズル４４−２とで形成されている。
【００４０】
上記の作業ヘッド３５は、上述したＹ軸レール３３とＸ軸レール３４とにより前後左右に自在に移動する。これにより、吸着ノズル４４は、作業ヘッド３５と搭載ヘッド３６を介して、各作業領域において、前後と左右に移動自在であり、上下に昇降自在であり、且つ３６０°方向に回転自在である。
【００４１】
この部品搭載装置は、上記のようにＸ、Ｙ、Ｚの三次元の作業空間を移動自在な搭載ヘッド３６先端の交換自在な吸着ノズル４４により、部品供給装置から部品を吸着し、この吸着した部品を部品認識用カメラで画像認識し、その画像認識した部品を搭載すべき基板の位置を基板認識用カメラで画像認識し、その画像認識した基板上の位置に、上記画像認識した部品を位置補正しながら自動搭載して基板ユニットを生産する。
【００４２】
図３は、上記のように構成される部品搭載装置のシステムブロック図である。同図に示すように、本例の部品搭載装置２０は、ＣＰＵ４５と、このＣＰＵ４５にバス４６で接続されたｉ／ｏ（入出力）制御ユニット４７及び画像処理ユニット４８からなる制御部を備えている。
【００４３】
また、ＣＰＵ４５にはメモリ４９が接続されている。メモリ４９は特には図示しないがプログラム領域とデータ領域を備えている。
また、ｉ／ｏ制御ユニット４７には、基板２８（図１(b) 参照）の部品搭載位置を照明するための基板照明装置５１や、搭載ヘッド３６の吸着ノズル４４（図２参照）に吸着されている部品５２を照明するための部品認識用カメラ３８と一体に装備されているＬＥＤ照明器５３が照明制御ユニット５４を介して接続されている。
【００４４】
更に、ｉ／ｏ制御ユニット４７には、それぞれのアンプ（ＡＭＰ）を介してＸ軸モータ５５、Ｙ軸モータ５６、Ｚ軸モータ５７、及びθ軸モータ５８が接続されている。
Ｘ軸モータ５５は、作業ヘッド３５をＸ方向に駆動し、Ｙ軸モータ５６は、作業ヘッド３５をＹ方向に駆動し、Ｚ軸モータ５７は搭載ヘッド３６を上下に駆動し、そしてθ軸モータ５８は搭載ヘッド３６つまり吸着ノズル４４を３６０度回転させる。
【００４５】
上記の各アンプには、特には図示しないが、それぞれエンコーダが配設されており、これらのエンコーダにより各モータ（Ｘ軸モータ５５、Ｙ軸モータ５６、Ｚ軸モータ５７、及びθ軸モータ５８）の回転に応じたエンコーダ値がｉ／ｏ制御ユニット４７を介してＣＰＵ４５に入力する。これにより、ＣＰＵ４５は、各搭載ヘッド３６の前後、左右、上下の現在位置、及び回転角を認識することができる。
【００４６】
更に、上記のｉ／ｏ制御ユニット４７には、バキュームユニット５９が接続されている。バキュームユニット５９はバキュームチューブ６１を介して搭載ヘッド３６の吸着ノズル４４に空気的に接続されている。
【００４７】
このバキュームチューブ６１には空圧センサ６２が配設されている。バキュームユニット５９は、吸着ノズル４４に対しバキュームによって部品５２を吸着させ、又はバキューム解除とエアブローとバキュームブレイク（真空破壊）によって吸着を解除させる。
【００４８】
このとき、空圧センサ６２からバキュームチューブ６１内の空気圧データが電気信号としてｉ／ｏ制御ユニット４７を介しＣＰＵ４５に出力される。これにより、ＣＰＵ４５は、バキュームチューブ６１内の空気圧の状態を知って、吸着ノズル４４によって部品５２を吸着する準備が出来ているか否かを認識することができると共に、吸着された部品５２が正常に吸着されているか否かを認識することができる。
【００４９】
更に、上記のｉ／ｏ制御ユニット４７には、位置決め装置、ベルト駆動モータ、基板センサ、異常表示ランプ等がそれぞれのドライバを介して接続されている。位置決め装置は、部品搭載装置２０の基台内部において基板案内レール２７の下方に配置され、装置内に案内されてくる基板２８の位置決めを行う。
【００５０】
ベルト駆動モータは、案内レール２７に一体的に配設されている搬送ベルトを循環駆動する。基板センサは、基板２８の搬入と搬出を検知する。異常表示ランプは、部品搭載装置２０の動作異常や作業領域内の異物進入等の異常時に点灯又は点滅して異常発生を現場作業者に報知する。
【００５１】
また、ＣＰＵ４５には、通信ｉ／ｏインターフェース６３、表示操作入力装置６４、記録装置６５が接続されている。通信ｉ／ｏインターフェース６３は、例えばティーチング処理などを例えばパーソナルコンピュータ等の他の処理装置で行う場合などに、これらの処理装置と有線又は無線で接続してＣＰＵ４５との通信が可能であるようにする。
【００５２】
記録装置６５は、例えばハードデスク、ＭＯ（Magneto Optical disk）、ＦＤ（floppy disk：フロッピー（登録商標）ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（compact disc read only memory）／ＲＷ（Read & Write）、フラッシュメモリ装置等の各種の記録媒体を装着可能であり、部品搭載装置２０の部品搭載処理、その事前に行なわれる部品搭載ティーチング処理等のプログラムや、部品ライブラリのデータ、段取り表データ、ＣＡＤ(computer aided design）からのＮＣ(numerical control、数値制御）データ等の各種のデータを記録して保持している。
【００５３】
上記のプログラムはＣＰＵ４５によりメモリ４９のプログラム領域にロードされて各部の制御の処理に使用される。上記のデータもメモリ４９のデータ領域に読み出されて、所定の処理がなされる。
【００５４】
処理されて更新されたデータは、所定の記録媒体の所定のデータ領域に格納されて保存される。また、メモリ４９のデータ領域は、細分化された多数のレジスタ領域を備えており、このレジスタ領域には各種の計数値が一時的に保存される。
【００５５】
表示操作入力装置６４は、部品搭載作業の実行時には、画像処理ユニット４８が作業ヘッド３６側の基板認識用カメラ４１で撮像した基板２８の画像や、同じく画像処理ユニット４８が本体装置側の部品認識用カメラ３８で撮像した部品５２の画像を表示装置に表示する。
【００５６】
またティーチング処理の実行時には、ティーチング画面を表示し、段取り替え時には、切り替え前の基板用の段取り表の段取りデータとこれから生産する基板用の段取り表の段取りデータとを比較した結果の相違を教示報知するなどする。
【００５７】
ＣＰＵ４５は、基板２８に部品５２を搭載するに当たっては、テープ式部品供給装置３１から搭載ヘッド３６先端の吸着ノズル４４に吸着した部品５２を、部品認識用カメラ３８で画像認識し、その画像認識した部品５２を搭載すべき基板２８の搭載位置を基板認識用カメラ４１で画像認識し、その画像認識した基板上の搭載位置に、上記画像認識した部品５２を位置補正しながら搭載する。
【００５８】
図４は、本例の部品搭載装置２０における部品供給ステージの状態を模式的に示す図である。図４には、２本の基板案内レール２７、搬入された基板２６、部品供給ステージ２９、その部品供給ステージ２９に配設されたテープ式部品供給装置３１、及びトレー式部品供給装置６６、基板２６上を前後左右（ＸＹ方向）に移動して部品搭載作業を行う作業ヘッド３５、この作業ヘッド３５に保持されて上下（Ｚ方向）に昇降し且つ３６０度に回転自在な搭載ヘッド３６、この搭載ヘッド３６の先端に吸着された部品５２を画像認識する部品認識用カメラ３８を示している。
【００５９】
搭載ヘッド３６は、テープ式部品供給装置３１のテープリール３２から部品供給口６９まで引き出される部品テープ７１の部品５２ａ、あるいはトレー式部品供給装置６６の部品ステージ６７に装置内部のパレット収容棚から引き出されているパレット上のトレー６８から部品５２ｂを吸着する。
【００６０】
そして、搭載ヘッド３６は、その吸着した部品５２（５２ａ又は５２ｂ）を、図の矢印ａで示すように引き上げ、矢印ｂで示すように基板２６上に移動する途上で部品認識用カメラ３８で部品５２を画像認識し、位置の補正を行って、矢印ｃで示すように基板２６上の部品搭載位置に移動し、矢印ｄで示すように降下して、その部品５２を基板２６上に搭載する。
【００６１】
図５(a) は、上記搭載ヘッド３６が、その吸着ノズル４４に吸着した部品５２を、基板２６上に移動する途上で部品認識用カメラ３８で部品５２を画像認識するために撮像基準位置で一時停止した状態を模式的に示す図であり、図５(b) は、その撮像の原理を模式的に示す図である。
【００６２】
但し、図５(b) には、作業ヘッド３５側の構成を分かり易く簡略に示すため作業ヘッド３５を図示を省略し、搭載ヘッド３６（吸着ノズル４４）と、その吸着ノズル４４に吸着した部品５２のみを示している。
【００６３】
図５(a) に示す搭載ヘッド３６の一時停止の基準位置は、通常のサイズの部品を撮像する場合の撮像位置であり、搭載ヘッド３６は、部品認識用カメラ３８との図５(a) に示された位置関係に固定された状態で、部品５２に対する一回の撮像が行われる。
【００６４】
この撮影では、部品５２の光像７２は、レンズ７３を透過したのち、撮像素子７４の結像面に結像する。
これにより得られる画像データは例えば図９(b) に示したような、撮像素子７４の解像度に即した画像データである。
【００６５】
また、図５(b) に示す本例の部品認識用カメラ３８においては、撮像素子７４の１画素の大きさを７μｍ×７μとすれば、この１画素上に結像する部品５２の撮影範囲は５０μｍ×５０μｍである。
【００６６】
したがって、搭載ヘッド３６すなわち部品５２をＸ軸又はＹ軸方向へ５０μｍ×１／２＝２５μｍ移動させれば、撮像素子７４上の結像が、Ｘ軸又はＹ軸方向へ１画素×１／２だけ移動することになる。
【００６７】
図６(a) は、図５(b) に示す搭載ヘッド３６と部品認識用カメラ３８との基準位置における位置関係をＸ軸に平行な側面から見た図であり、図６(b) はそのＥ矢視図（Ｙ軸に平行な側面から見た図）であり、図６(c),(d) は、それぞれ図６(a),(b) を上から見た図である。
【００６８】
本例の部品搭載装置は、高解像の撮像が必要な微小部品を撮像する場合は、上記の位置関係での撮像に加えて、上記の位置関係に対して搭載ヘッド３６がＸ方向及びＹ方向に、それぞれ２５μｍ移動して、撮像素子７４上の結像が１／２画素分ずれた位置の撮像を行う。
【００６９】
尚、搭載ヘッド３６によるＸ方向又はＹ方向への２５μｍの移動は、本来搭載ヘッド３６が備えている微小移動の機能である。
本例では、上記のようにして撮像して得られる２つの画像データを合成して  解像度の高い画像データを得ることにより微小部品の画像処理を可能としている。しかも、撮像装置内に特別に画素ずらし用の移動機構などを設けることなく、本来搭載ヘッド３６が備えている微小移動の機能を利用して画素ずらしを行う。
【００７０】
図７(a) は、そのような解像度の高い画像データを得る撮像処理を行うＣＰＵ４５による処理動作を説明するフローチャートであり、図７(b) は、そのときの搭載ヘッド３６と部品認識用カメラ３８との位置関係を示す図である。
【００７１】
尚、図７(b) は、図６(c) のように搭載ヘッド３６と部品認識用カメラ３８との位置関係を上から見た図である。
図７(a) において、ＣＰＵ４５は、先ず部品認識用カメラ３８で撮像する対象部品が撮像素子７４が有する標準解像度で良いか否かを判別する（Ｓ１）。
【００７２】
この処理では、この部品搭載処理プログラムで使用される部品マスターの部品データに予め部品のサイズが登録されており、その対象部品のサイズが所定のサイズよりも小さいか否かの判別が行われる。
【００７３】
そして、判別結果が標準解像度で良い、すなわち対象部品のサイズが所定のサイズ以上であるときは（Ｓ１がＹＥＳ）、図５及び図６(a) 〜(d) に示した基準位置で対象部品を撮像する（Ｓ２）。
【００７４】
そして、その基準位置で撮像した対象部品の画像データを画像処理したのち、もし位置ずれが認識されれば、その位置ずれのぶんの搭載位置への補正を行って（Ｓ３）、撮像処理を終了する。
【００７５】
他方、上記処理Ｓ１の判別で、標準解像度では良くない、すなわち対象部品のサイズが所定のサイズよりも小さいときは（Ｓ１がＮＯ）、先ず、上記同様に基準位置で撮像し（Ｓ４）、続いて、ＣＰＵ４５は、搭載ヘッド３６を基準位置よりもＸ方向へ１／２解像度分、Ｙ方向へ１／２解像度分移動させる（Ｓ５）。
【００７６】
この処理では、１／２解像度分つまり撮像素子７４の１／２画素分、すなわち上述したように撮像素子７４の１画素の大きさが７μｍ×７μｍの場合は、搭載ヘッド３６（すなわち部品５２）をＸ軸へ２５μｍ、Ｙ軸へ２５μｍ移動させる処理である。
【００７７】
図７(b) は、上記のように搭載ヘッド３６がＸ軸方向へ距離Ｆ（２５μｍ）、Ｙ軸方向へ距離Ｆ（２５μｍ）だけ移動した状態を示している。これにより、撮像素子７４上の結像は、基準位置での結像よりもＸ軸方向に１／２画素分、Ｙ軸方向に１／２画素分つまり１／２解像度分移動する。
【００７８】
尚、実際には、搭載ヘッド３６がプラスＸ軸方向へ移動すれば撮像素子７４上の結像はマイナスＸ軸方向へ移動する。Ｙ軸の場合も同様である。
ここで、ＣＰＵ４５は、その１／２解像度分Ｘ軸方向、及び１／２解像度分Ｙ軸方向にずれた結象を画像データ化する、すなわち画像を撮像する（Ｓ６）。
【００７９】
そして、ＣＰＵ４５は、上記基準位置で撮像した画像データと、Ｘ軸方向に１／２解像度分、Ｙ軸方向に１／２解像度分移動した（ずれた）画像データを合成する（Ｓ７）。
これにより、例えば図９(c) に示したような高精細な画像データが得られる。そして、ＣＰＵ４５は、上記得られた高精細な画像データを画像処理して、もし位置ずれが認識されれば、その位置ずれのぶんの搭載位置への補正を行って（Ｓ８）、撮像処理を終了する。
【００８０】
このように、本発明の画像データ生成方法によれば、画素ずらしを部品認識用カメラ内部の機構に画素ずらし移動機構などの追加装備を設けることなく、搭載ヘッドが本来備えている微小移動の機能を活用して、撮像素子上の結像を１／２画素分移動させる画素ずらしの手法を用いるので、部品搭載装置本体のコスト上昇を招くことなく現状維持のまま高精細画像データを生成することができる。
【００８１】
尚、上記実施の形態では、部品の撮像について説明したが、基板についも、微小な位置の確認には、上記同様の画素ずらしの手法によって、作業ヘッドに装備されている基板認識用カメラの機構に画素ずらし移動機構などの追加装備を設けることなく、搭載ヘッドが本来備えている微小移動の機能を活用して、基板と基板認識用カメラの相対位置を１／２画素分移動させることによって容易に高精細な基板の位置画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】(a) は本発明の画像データ生成方法を用いる一実施例における部品搭載装置の例を示す外観斜視図、(b) はその上下の保護カバーを取り除いて内部の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】本例の部品搭載装置の作業ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図３】本例の部品搭載装置のシステムブロック図である。
【図４】本例の部品搭載装置の部品供給ステージの状態を模式的に示す図である。
【図５】(a) は搭載ヘッドが吸着ノズルに吸着した部品を基板上に移動する途上で画像認識を行うために部品認識用カメラ上の基準位置で一時停止した状態を模式的に示す図、(b) はその撮像の原理を模式的に示す図である。
【図６】(a) は搭載ヘッドと部品認識用カメラとの基準位置における位置関係をＸ軸に平行な側面から見た図、(b) はそのＥ矢視図（Ｙ軸に平行な側面から見た図）、(c),(d) はそれぞれ(a),(b) を上から見た図である。
【図７】(a) は解像度の高い画像データを得る撮像処理を行うＣＰＵによる処理動作を説明するフローチャート、(b) はそのときの搭載ヘッドと部品認識用カメラとの位置関係を示す図である。
【図８】従来の空間画素ずらしにより撮像素子の実際の解像度よりも高い解像度の画像データを生成する部品認識方法を説明する図である。
【図９】(a),(b),(c) は空間画素ずらしにより撮像素子の実際の解像度よりも高い解像度の画像データを生成する原理を説明する図である。
【符号の説明】
【００８３】
１      作業ヘッド
２      搭載ヘッド
３      吸着ノズル
４      部品
５      基準レーザー光
６      レーザー光源
７      撮像装置（部品認識用カメラ装置）
８      照明装置
９      レンズ
１１    反射鏡
１２    圧電素子
１３    ハーフミラー
１４    部品認識用撮像素子
１５    基準光検出用撮像素子
１６    制御部
１７    部品搭載装置本体制御部
１８    撮像素子
１８−１  基準位置からＹ方向に１／２画素分移動させた位置
１８−２  基準位置からＸ方向に１／２画素分移動させた位置
２０    部品搭載装置
２２    モニタ装置
２３    警報ランプ
２４    上部保護カバー
２５    操作入力用表示装置
２６    基台
２７    基板案内レール
２８    基板
２９    部品供給ステージ
３１    テープ式部品供給装置
３２    テープリール
３３    Ｙ軸レール
３４    Ｘ軸レール
３５（３５−１、３５−２、３５−３、３５−４）  作業ヘッド
３６（３６−１、３６−２）  搭載ヘッド
３７    チェーン体
３８    部品認識用カメラ
３９    支持部
４１    基板認識用カメラ
４２    拡散板照明装置
４４    吸着ノズル
４４−１  光拡散板
４４−２  ノズル
４５    ＣＰＵ
４６    バス
４７    ｉ／ｏ（入出力）制御ユニット
４８    画像処理ユニット
４９    メモリ
５１    基板照明装置
５２、５２ａ、５２ｂ  部品
５３    ＬＥＤ照明器
５４    照明制御ユニット
５５    Ｘ軸モータ
５６    Ｙ軸モータ
５７    Ｚモータ
５８    θ軸モータ
５９    バキュームユニット
６１    バキュームチューブ
６２    空圧センサ
６３    通信ｉ／ｏインターフェース
６４    表示操作入力装置
６５    記録装置
６６    トレー式部品供給装置
６７    部品ステージ
６８    トレー
６９    部品供給口
７１    部品テープ
【図１】
2006269992.tif 000003
【図２】
2006269992.tif 000004
【図３】
2006269992.tif 000005
【図５】
2006269992.tif 000006
【図６】
2006269992.tif 000007
【図７】
2006269992.tif 000008
【図８】
2006269992.tif 000009
【図４】
2006269992.tif 000010
【図９】
2006269992.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月6日(2006.1.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品搭載装置本体側に固定配置されている電子部品認識用カメラのＣＣＤ（Charge Coupled Device）により搭載ヘッドの吸着ノズルに吸着されて保持される電子部品の所望の部位を撮像して電子部品への画像認識用の画像データを生成する画像データ生成方法であって、
搭載ヘッドが電子部品撮像の基準位置にあるとき前記電子部品を撮像して基準の画像データを生成し、
搭載ヘッドが前記基準位置よりもＸ方向とＹ方向へ所定の距離移動した位置にあるとき前記電子部品を撮像して撮像画像データを生成し、
前記基準の画像データ、及び前記撮像画像データを合成して前記ＣＣＤが有する解像度よりも高い解像度の画像データを得る、
ことを特徴とする画像データ生成方法。
【請求項２】
前記Ｘ方向又はＹ方向への所定の移動距離は、前記電子部品の撮像光路の合焦位置が前記ＣＣＤの受光面を１／２画素分移動することに対応する移動距離である、ことを特徴とする請求項１記載の画像データ生成方法。
【請求項３】
搭載ヘッドに保持される基板認識用カメラのＣＣＤ（Charge Coupled Device）により
基板の所望の部位を撮像して基板への画像認識用の画像データを生成する画像データ生成方法であって、
搭載ヘッドが基板撮像の基準位置にあるとき前記基板を撮像して基準の画像データを生成し、
搭載ヘッドが前記基準位置よりもＸ方向とＹ方向へ所定の距離移動した位置にあるとき前記基板を撮像して撮像画像データを生成し、
前記基準の画像データ、及び前記撮像画像データを合成して前記ＣＣＤが有する解像度よりも高い解像度の画像データを得る、
ことを特徴とする画像データ生成方法。
【請求項４】
前記Ｘ方向又はＹ方向への所定の移動距離は、前記基板の撮像光路の合焦位置が前記ＣＣＤの受光面を１／２画素分移動することに対応する移動距離である、ことを特徴とする請求項３記載の画像データ生成方法。
【請求項５】
請求項１乃至４記載の画像データ生成方法により電子部品認識用及び／又は基板認識用の画像データを生成する、ことを特徴とする部品搭載装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
搬送ベルトは、それぞれ数ミリ幅のベルト脇部を基板案内レール２７の下から基板搬送路に覗かせて、不図示のベルト駆動モータにより駆動され、基板搬送方向に走行し、基板２８の裏面両側を下から支持しながら装置本体内に部品搭載前の基板２８をライン上流側から搬入し、部品搭載済みの基板２８を順次ライン下流側に搬出する。この部品搭載装置２０内には、常時２枚の基板２８が搬入され、位置決めされて、電子部品の搭載が終了するまで固定されている。